DE2104534B2 - Numerically controlled heavy-duty lathe, especially roller lathe - Google Patents
Numerically controlled heavy-duty lathe, especially roller latheInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine numerisch gesteuerte Schwerdrehmaschir.e, insbesondere Walzendrehmaschine, mit Spindel- und Reitstock sowie mit einen· getrennt aufgestellten Getriebe mit Hauptmotor, das über eine Kupplung mit der Spindelstockspindel verbunden ist.The invention relates to a numerically controlled heavy duty lathe, in particular a roll lathe, with spindle and tailstock as well as with a separately installed gear unit with main motor, the is connected to the headstock spindle via a coupling.
Schwere Werkstücke, wie z. B. große Stahl- und Hartgußwaizen, Turbinenläufer und Kurbelwellen für Schiffsdieselmotoren, werden auf Schwerdrehmaschinen bearbeitet, welche eine große Spanabnahme gestatten. Heavy workpieces, such as B. large steel and Chilled cast iron rolls, turbine rotors and crankshafts for marine diesel engines are used on heavy-duty lathes machined, which allow a large chip removal.
Es ist bekannt, daß numerisch gesteuerte Schwerdrehmaschinen, auf denen schwere Werkstücke mii hoher Leistung geschruppt werden, schon nach kurzer Zeit infolge Abnutzung ihre ursprüngliche, für die Fertigbearbeitung erforderliche Genauigkeit verlieren. It is known that numerically controlled heavy-duty lathes, on which heavy workpieces with high performance are roughed, after a short time Time lose their original accuracy required for finishing due to wear.
Auf Grün .1 dieser Tatsache wird in manchen Bearbeitungswerkstätten das Werkstück zunächst au ι einer Schruppdrehmaschine geschruppt und anschließend auf einer Schlichtdrehmaschine fertigbearbeitet. Dieser Weg kann jedoch nur beschritten werden, wenn in der Bearbeitungswerkstatt mindestens zwei Drehmaschinen bestimmter Größe zur Verfugung stehen.On Green .1 this fact is used in some machining shops the workpiece is first roughed on a roughing lathe and then Finished on a finishing lathe. However, this path can only be taken if at least two lathes of a certain size are available in the machining shop stand.
Bei einer numerisch gesteuerten Schwerdrehmaschine mit an den Werkzeugschlittenführungen angeordneten Meßeinrichtungen zur Ermittlung und Kontrolle der Drehmeißel-Iststellung geht der Verschleiß der Werkzeugschlittenführungen nachteilig in die Werkstückkontur ein. Führt beispielsweise der Drehmeißel in der waagerecht durch die Drehachse verlaufenden Ebene die Längs- und Planvorschubbewegung aus, bewirkt der Verschleiß an den senkrechten, in Längsrichtung verlaufenden Werkzeugschlittenführungen unmittelbar eine Vergrößerung des Drehradius. Demgegenüber ist der Verschleiß an dei. waagerechten Werkzeugschlittenführungen praktisch ohne Bedeutung, da sehr kleine Höhenunter schiede des Drehmeißels den Drehradius kaum verändern. Entsprechendes gilt für schräge Werkzeugschlittenführungen, deren Verschleiß eine senkrechte und eine waagerechte Verlagerung des Drehmeißels hervorruft. In the case of a numerically controlled heavy-duty lathe with measuring devices arranged on the tool slide guides for determining and checking the actual position of the turning tool, the wear of the tool slide guides has a disadvantageous effect on the workpiece contour. For example, if the lathe tool executes the longitudinal and face feed movement in the plane running horizontally through the axis of rotation, the wear on the vertical tool slide guides running in the longitudinal direction directly increases the radius of rotation. In contrast, the wear and tear is on the dei. horizontal tool slide guides practically of no importance, since very small differences in height of the turning tool hardly change the turning radius. The same applies to inclined tool slide guides, the wear of which causes vertical and horizontal displacement of the turning tool.
Die erzielbare Genauigkeit am Werkstück hängt nicht zuletzt vom Verschleiß der SpindelstocK- und Reitstockspindellagerung ab.The achievable accuracy on the workpiece depends not least on the wear of the spindle head and Tailstock spindle bearing.
Den erwähnten, die Genauigkeit verminderndenThe one mentioned, reducing the accuracy
ίο Einflüssen wurde bei einer numerisch gesteuerten Schwerdrehmaschine dad-irch begegnet, daß man den v*erkzeugschlitten mit hydrostatischen Längs- und Planführungen ausgerüstet und die Spindelstock- und Reitstockspindel in hydrostatischen Lagern gelagert hat. Hydrostatische Führungen b?w. Lager arbeiten verschleilMTei.ίο Influences were encountered with a numerically controlled heavy-duty lathe that the v * e r tool slide was equipped with hydrostatic longitudinal and face guides and the headstock and tailstock spindles were stored in hydrostatic bearings. Hydrostatic guides b? W. Bearings work wear parts.
Diese Maßnahmen allein reichen jedoch bei einer numerisch gesteuerten Schwerdrehmaschine nicht aus, da die Maß- und Formgenauigkeit des Werkstücks auch in Verbindung mit den am Spindel- und Reitstock auftretenden Formänderungen beurteilt werden muß.However, these measures alone are not sufficient for a numerically controlled heavy-duty lathe because the dimensional and shape accuracy of the workpiece also in connection with the on the spindle and Changes in shape occurring in the tailstock must be assessed.
Derartige Formänderungen ergeben sich als Auswirkung der vornehmlich beim Schruppen auftretenden Wärmeentwicklungen, sobald die Wärme nicht in einem ausreichenden Maße gleichmäßig, ohne einen Wärmestau zu verursachen, abgeleitet wird, so daß das Verlagern der Haupt- bzw. Drehachse die Folge ist. Diese beim Schruppen eines großen Werkstücks auftretenden Formänderungen bilden sich in einem gewissen Maße beim Schlichten infolge der geringeren Wärmeentwicklung allmählich zurück, zumal beide Arbeitsgänge, das Schruppen und das Schlichten, nacheinander auf derselben Schwerdrehmaschine ausgeführt werden, wenn auch zunächst das Schlichten bei verlagerter Haupt- bzw. Drehachse erfolgt.Such changes in shape result as an effect of those that occur primarily during roughing Heat generation as soon as the heat is not uniform to a sufficient extent without one To cause heat build-up, is derived, so that the displacement of the main or axis of rotation is the result is. These shape changes that occur when roughing a large workpiece are formed in one to a certain extent during finishing due to the lower heat development, especially since both operations, roughing and finishing, one after the other on the same heavy-duty lathe can be carried out, even if the finishing is carried out first with the main or rotary axis shifted.
Um diese schädlichen Auswirkungen der Wärme nicht unmittelbar auf den Spindelkasten zu übertragen, hat man z. B. bereits vorgeschlagen, das Hauptgetriebe mit dem Hauptmotor getrennt aufzustellen. Ein derartiger Vorschlag mag wohl ausreichend sein für numerisch gesteuerte Drehmaschinen kleiner Bauart, jedoch keinesfalls für Schwerdrehmaschinen der vorstehenden Art.In order not to transfer these harmful effects of heat directly to the headstock, one has z. B. already proposed to set up the main transmission with the main engine separately. Such a proposal may well be sufficient for smaller numerically controlled lathes Design, but never for heavy-duty lathes of the above type.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine numerisch gesteuerte Schwerdrehmaschine so zu gestalten, daß auf ihr während der Schrupp-, Schlicht- und Fertigbearbeitung schwerer Werkstücke die Hauptachse keinerlei Verlagerung erfährt, auch wenn durch Wärmcentwicklung oder Krafteinwirkungen im Antrieb und Lagerung von Spindelstock- und Reitstockspindel Dehnungen u. ä. am Spindelstock- und Reitstockgehäuse auftreten.The invention has set itself the task of designing a numerically controlled heavy-duty lathe so that the main axis does not experience any displacement during roughing, finishing and finishing of heavy workpieces, even if due to heat development or forces in the drive and storage of the headstock and Tailstock spindle expansions and the like occur on the headstock and tailstock housing.
Ernndungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Spindelstock, der Reitstock und das Getriebe symmetrisch, bezogen auf die durch die Haupt achse gehende senkrechte Ebene, ausgebildet sind. According to the invention, this object is achieved in that the headstock, the tailstock and the gearbox are symmetrical with respect to the vertical plane passing through the main axis.
Bei einer Drehmaschine zum Bearbeiten von Radsatzachsen (USA.-Patent 1 670 109) hat man auchA lathe for machining wheelset axles (US Pat. No. 1,670,109) is also used schon Maschinenbett, Spindelstock, Antriebsmotor und Reitstock in dieser besonderen Weise ausgebildet. Diese Ausbildung weist zwar eine Ähnlichkeit mit dem Erfindungsgegenstand auf, es ist jedoch bei jener Maschine — abgesehen von der andersartigenThe machine bed, headstock, drive motor and tailstock have already been designed in this special way. This training shows a similarity with the subject matter of the invention, but it is with that machine - apart from the different one Gattung — das hier vorliegende Problem des Wärmeverzugs nicht angesprochen.Genus - the problem of heat distortion present here not addressed.
Einem weiteren Merkmal zufolge ist der Hauptmotor auf dem Getriebegehäuse befestigt, und dieAccording to another feature, the main motor is mounted on the gearbox, and the
Längsachse des Hauptmotors liegt in Jc Symiru-trieebene des Getriebes.The longitudinal axis of the main engine lies in the Jc Symiru-trie level of the transmission.
In Verfolgung des Gedankens, der Wärmeentwicklung und ihrer Abfuhr weitgehendst zu begegnen, weisen Spindelstock- und Reitstockgehäuse gleiche Außenabmi^sungen auf.In pursuit of the idea of counteracting the development of heat and its dissipation as far as possible, headstock and tailstock housings have the same external dimensions.
Zweckmäßigerweise isi die Kupplung zwischen Getriebe und Spindelstock als ausschließlich ein Drehmoment übertragende (Torsions-)Kupplung au-.-gebildet. Appropriately, the coupling between the gear and the headstock is only one Torque-transmitting (torsion) clutch au -.- formed.
Mit einer numerisch umsteuerten Schwerdrehmaschine nach der Erfindung ■ rd vornehmlich dei Vorteil erzielt, daß wahrend üer gesamten Bearbeitung des Werkstücks eine gleichbleibende Arbeitsgenauigkeit gegeben ist. With a numerically reversed heavy-duty lathe according to the invention ■ rd mainly dei Advantage achieved that during the entire machining process of the workpiece a constant working accuracy is given.
Durch die symmetrische Bauweise des Spinde und des Reitstocks sowie des Getriebes ist auch die Auswirkung der Wärmeentwicklung im Spindel- und Reitstock auf diese Bauteile als asymmetrisch« zu bezeichnen, so daß ein Auslcnken de ι Hauptachse aus der Symmetrieebene vermieden wird. d. h. das Meßsystem für den Planschieber braucht bei Erwärmung bzw. Ausdehnung des Spindel- und des Reitstocks nicht nachjustiert zu werden, da eine waagerechte Verlagerung der Hauptachse nicht auftritt.Due to the symmetrical design of the lockers and of the tailstock as well as the gear is also the effect of the heat development in the spindle and To designate the tailstock on these components as asymmetrical, so that a deflection of the main axis from the plane of symmetry is avoided. d. H. the measuring system for the facing slide needs to be heated or expansion of the spindle and tailstock not to be readjusted, as a horizontal Displacement of the main axis does not occur.
Der Hauptmotor, der auch als »Wärmequelle« betrachtet werden muß, würde bei asymmetrischer Anordnung am oder auf dem Getriebe eine asymmetrische Erwärmung bzw. Ausdehnung der Feile bewirken und auch den Spindelstock miteinbeziehen und damit eine waagerechte Verlagerung der Hauptachse hervorrufen.The main engine, also viewed as a "source of heat" must be, an asymmetrical arrangement would be in the case of an asymmetrical arrangement on or on the gear unit Cause heating or expansion of the file and also include the headstock and thus cause a horizontal shift of the main axis.
Der Einsatz der Torsionskupplung zwischen Getriebe und Spindelstock vermeidet die Einleitung eines B;egemoments auf die Spindelstockspindel, das gegeben ist, wenn als Element für die Übertragung der Drehbewegung von der Getriebeachse zur Spindelstockspindel eine Zahnkette oder ein Riementrieb vorgesehen ist. Mit einem auftretenden Biegemoment wäre ebenfalls die Gefahr für eine Verlagerung der Hauptachse gegeben.The use of the torsion coupling between the gear unit and the headstock avoids the introduction of a B ; egemoments on the headstock spindle, which is given when a toothed chain or a belt drive is provided as an element for the transmission of the rotary movement from the gear axis to the headstock spindle. If a bending moment occurs, there is also a risk of the main axis shifting.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigtAn exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. It shows
Fig. 1 eine numerisch gesteuerte Schwerdrehmaschine ohne den mittleren Teil des Maschinenbeues in Ansicht,Fig. 1 shows a numerically controlled heavy-duty lathe without the central part of the machine leg in view,
F i g. 2 die Schwerdrehmaschine im Grundriß,F i g. 2 the heavy-duty lathe in plan,
F i g. 3 die Schwerdrehmaschine im Schnitt entsprechend der Linie TII-IIl der F i g. 1 undF i g. 3 the heavy-duty lathe in section along the line TII- III of FIG. 1 and
Fig. 4 die Schwerdrehmaschine im Schnitt entsprechend der Linie IV-IV der Fig. 1.4 shows the heavy-duty lathe accordingly in section the line IV-IV of FIG. 1.
Eine numerisch gesteuerte Schwerdrehmaschine 10 zeigt ein Maschinenbett 11 mit einem darauf angeordneten Spindelstock 12 sowie einen auf dem Maschinenbett 11 verfahrbaren Reitstock 13 und einen Werkzeugschlitten 14, ein Getriebe 15, einen Hauptmotor 16 und eine an ein Stromnetz 17 angeschlossene Schaltkombination 18. Schraubverbindungen 19 verhindern sin Verschieben und ein Abheben des Spindelstockgehäuses 121 gegenüber dem Maschinenbett 11.A numerically controlled heavy-duty lathe 10 shows a machine bed 11 with a headstock 12 arranged on it, as well as a tailstock 13 that can be moved on the machine bed 11 and a tool slide 14, a gear 15, a main motor 16 and a switching combination 18 connected to a power supply 17 Shifting and lifting of the headstock housing 121 relative to the machine bed 11.
Am Reitstockgehäuse 131 sind hydrostatische Führungen 132 vorgesehen für das Verschieben des Reitstocks 13 auf dem Maschinenbett 11 in Arbeitsstellung, um dann mit Spanneinrichtungen 133 auf dem Maschinenbett 11 festgehalten zu werden.On the tailstock housing 131 , hydrostatic guides 132 are provided for moving the tailstock 13 on the machine bed 11 into the working position, in order then to be held on the machine bed 11 with clamping devices 133.
Eine Spindelstockspindel 122 und eine Reitstockspindel 134 sind in hydrostatischen Lagern 123. 135 geführt, die \on Druckölpumpen 124, 136 über Leitungen 125. 137 mit Drucköl versorgt werden.A headstock spindle 122 and a tailstock spindle 134 are guided in hydrostatic bearings 123, 135 , which are supplied with pressure oil via lines 125, 137 on pressure oil pumps 124, 136.
Die Reitstockspindel 134. fest mil einer Planscheibe 20 verbunden, trägt wie die Spindelstockspindei 122 eine Körnerspitze 21.The tailstock spindle 134 is firmly connected to a faceplate 20 and, like the headstock spindle 122, has a center point 21.
Eine Torsionskupplung 22 ist das Verbindungsglied zwischen der Spindelstockspindel 122 und einer Getriebewelle 151 des getrennt aulgestellten Getriebes 15.A torsion coupling 22 is the connecting link between the headstock spindle 122 and a gear shaft 151 of the separately set-up gear 15.
Der an ein Stromnetz 17 über die Schaltkombinaikm IH angeschlossene Hauptmotor 16 ist auf dem Getriebegjhnuse 152 befesti··', und zwar verläuft die !.anwachse des Hauptmotors 16 parallel zur Drehachse (i-a in senkrechter Ebene.The main motor 16, which is connected to a power network 17 via the switching combination IH, is fastened to the gear unit 152 , and the growth of the main motor 16 runs parallel to the axis of rotation (generally in a vertical plane.
Über eine Triebverbindung 23. beispielsweise einen Keilriemen- oder Zahnkettentrieb, zwischen Hauptn otor 16 und Getriebe 15 erfolgt der Antrieb eines Stufenrädertriebs 24. der das eingeleitete Drehmoment über die Getriebewelle 151, die Torsionskupptang 21 an die Spindelstockspindel 122 und die mit ihr verbundene Planscheibe 20 abgibt und somit ein zwischen den beiden Körnerspitzen 21 eingespanntes Werkstück in Drehung versetzt.A drive connection 23, for example a V-belt or toothed chain drive, between the main motor 16 and gear 15 is used to drive a step gear drive 24, which delivers the introduced torque via the gear shaft 151, the torsion coupling gear 21 to the headstock spindle 122 and the faceplate 20 connected to it and thus a workpiece clamped between the two punch tips 21 is set in rotation.
Der Reitstock 13, der Spindelstock 12. die Torsionskupplung 22, das Getriebe 15 mit von ihm getragenen Hauptmotor 16 sind symmetrisch zur durch die Drehachse a-a senkrecht gelegten Ebene ausgebildet, und das Spindelstockgehäuse 121 wie auch das Reitstockgehäuse 131 sind in ihren Abmessungen so gehalten, daß sie die gleichen Außenabmessungen aufweisen.The tailstock 13, the headstock 12, the torsion coupling 22, the gear 15 with the main motor 16 carried by it are symmetrical to the plane perpendicular to the axis of rotation aa , and the headstock housing 121 as well as the tailstock housing 131 are held in their dimensions so that they have the same external dimensions.
Der Werkzeugschlitten 14. bestehend aus einem Bettschlitten 141 und einem Planschieber 142. zeigt ebenso wie der Reitstock 13 hydrostatische Längsführungen 1411 und Planführungen 1421. Für die Durchführung der Längsbewegung des Bettschlittens 141 und für das Verfahren des Planschiebers 142 sind Motoren 25, 26 vorgesehen, welche über Leitungen 27, 28 an die Schaltkombination 18 angeschlossen sind. Zylinderschnecke — Schneckenzahnstange und Gewindespinde! — Spindelmutter sind als hydrostatische Antriebseinheiten — beide nicht dargestellt — für die Weiterleitung der Antriebskräfte vom Motor 25 zum Bettschlitten 141 und vom Motor 26 zum Planschieber 142 vorgesehen.The tool slide 14, consisting of a bed slide 141 and a facing slide 142, shows, like the tailstock 13, hydrostatic longitudinal guides 1411 and flat guides 1421. For performing the longitudinal movement of the bed slide 141 and for moving the facing slide 142 , motors 25, 26 are provided which are connected to the switching combination 18 via lines 27, 28. Cylindrical worm - worm gear rack and threaded spindle! - Spindle nuts are provided as hydrostatic drive units - both not shown - for the transmission of the drive forces from the motor 25 to the bed slide 141 and from the motor 26 to the facing slide 142 .
Zur Ermittlung und Kontrolle der Längsposition eines am Werkzeugschlitten 14 eingespannter, Drehmeißcls 29 dient ein im Bettschlitten 141 angeordneter Meßkjpf 30, der über eine parallel zu den Längsführungen 1411 befestigte Meß- bzw. Impulsleiste 31 gleitet.A measuring head 30, which is arranged in the bed slide 141 and slides over a measuring or pulse bar 31 fastened parallel to the longitudinal guides 1411 , is used to determine and control the longitudinal position of a rotary chisel 29 clamped on the tool slide 14.
Für die Ermittlung und Koi.trolle der Planposition des Drehmeißels 29 dient ein im Planschieber 142 angeordnet Meßkopf 32, welcher über eine parallel zu den Planführungen 1421 befestigte Meß- bzw. Impulsleiste 33 gleitet.A measuring head 32, which is arranged in the planar slide 142 and slides over a measuring or pulse bar 33 fastened parallel to the planar guides 1421 , is used to determine and coordinate the plan position of the lathe chisel 29.
Die Meßköpfe 30. 32 sind über Leitungen 34, 35 an die Schaltkombination 18 angeschlossen.The measuring heads 30, 32 are connected via lines 34, 35 connected to the switching combination 18.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Cited By (1)
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